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DE29617600U1 - Vorrichtung zur Herstellung von kaschierten Formteilen - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von kaschierten Formteilen

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DE29617600U1
DE29617600U1 DE29617600U DE29617600U DE29617600U1 DE 29617600 U1 DE29617600 U1 DE 29617600U1 DE 29617600 U DE29617600 U DE 29617600U DE 29617600 U DE29617600 U DE 29617600U DE 29617600 U1 DE29617600 U1 DE 29617600U1
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upper mold
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Heidel & Co KG Werkzeug U GmbH
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Heidel & Co KG Werkzeug U GmbH
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    • B29L2031/3005—Body finishings

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von kaschierten Formteilen mit einer Oberform und einer Unterform, wobei die Oberform eine am Formteil zu erzeugende Kontur aufweist.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Herstellung von kaschierten Formteilen, bestehend aus einem vorgeformten, formstabilen Trägerteil und einem warmverformbaren, dünnschichtigen Dekormaterial (Stoff oder Folie), vorzugsweise mit einer elastischen Zwischenschicht versehen (Dekor-Schaumschicht), bei Gewährleistung einer gleichmäßigen Dicke der elastischen Zwischenschicht.
Bekannt sind sogenannte Preßkaschier-Verfahren, die eine vorgewärmte Dekorplatine in ein Werkzeug einbringen, in dem sich bereits das vorgeformte Trägerteil befindet, und die mit Hilfe der Kontur eines beweglichen Anpreßwerkzeuges, die der Oberfläche des Artikels entspricht, durch Ausführen der Anpreßbewegung die Verformung der Dekorplatine bewirken und die Aktivierung des vorgesehenen Klebers hervorrufen und die Verbindung zum Trägerteil herstellen. Bekannt sind ferner Verfahren, die Trägerteile und Dekor als vorgewärmte Platine in ein Werkzeug einbringen und gemeinsam, in einer Arbeitsbewegung, verpreßt werden. Bei diesen Verfahren ist nachteilig, daß entweder durch die hohen Preßdrücke die elastische Zwischenschicht irreversibel beschädigt wird oder an steilen Konturflanken eine Überpressung der Dekor-Schaumschicht stattfindet, die ebenfalls zu nicht akzeptablen Qualitätseinbußen führt.
Bekannt sind ferner sogenannte Vakuumkaschier-Verfahren, bei denen die warmverformbare Dekor-Schaumschicht durch Anwendung von Vakuum in einer Negativform vorverformt und anschließend durch einen geeigneten Preßvorgang mit dem Trägerteil verbunden wird. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß steife Dekormaterialien, wie z.B. TPO-Folien, bei Unterschreitung von stoffabhängigen konkaven Formradien durch Vakuumverfahren nicht in ausreichender Weise vorgeformt werden können.
Bekannt sind ferner sogenannte Druckluftkaschier-Verfahren, die durch Anwendung von Druckluft auf der Sichtseite des Artikels zur Verformung des Dekormaterials inkl. der Schaumschicht die gewünschte Verformung hervorrufen und den notwendigen Druck für die Herstellung der Klebeverbindung erzeugen. Nachteilig ist bei dieser Vorgehensweise, daß die Rückstellkräfte des Dekormaterials in
konkaven Konturbereichen eine sichere Verklebung verhindern und ferner durch Streckung über erhabene Konturteile die Schaumschicht komprimiert wird und nicht mehr elastisch zurückfedern kann.
Ein kombiniertes Verfahren, bestehend aus den Merkmalen des Druckluftkaschierens und des Vakuumkaschierens, ist in EP 0 173 759 A2 beschrieben. Durch gleichzeitige Anwendung von Vakuum und Druckluft werden die applizierten Verformungskräfte erhöht. Jedoch weist auch dieses Verfahren hinsichtlich der Kaschierung von komplexen Trägerteilen mit engen konkaven Radien und der Forderung nach einer in allen Bereichen gleichen Schichtdicke der Schaumzwischenschicht (Erhaltung des "Soft-Touch") die bereits oben beschriebenen Nachteile auf.
In WO 95/28272 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Druckluft angewendet wird, um durch Auswölben von Produktmaterial von der Trägerseite aus Hinterschnitte zu erzeugen. Dieses Verfahren ist ebenfalls nicht in der Lage, durch geeignete Merkmale die Erzeugung des als wesentliches Produktmerkmal geforderten Soft-Touches zu gewährleisten, da die Aufbringung der Verformungskräfte in keiner Weise differenziert erfolgt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der o.g. Art bereitzustellen, mit deren Hilfe komplexe Formteile, wie sie im Automobil- und Innenausstattungsbereich als Funktions- und Verkleidungsteile Verwendung finden, mit dem Dekor, bestehend aus Folien oder Textilien oder Gewirken (im folgenden wird ausschließlich der Begriff "Folie" verwendet), vorzugsweise mit einer elastischen (Schaum-) Rückseite derart dauerhaft zu verbinden, daß keine optischen Beeinträchtigungen auf der Sichtseite durch
Überbeanspruchungen während des Herstellungsvorganges vorhanden sind und die Erzeugung eines "Soft-Touches" auch an konvexen Formkanten sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß eine Schicht des herzustellenden Formteils, insbesondere ein Folienteil, vor dem Kaschieren in einem Tiefziehvorgang an entsprechenden Konturen eines Formwerkzeuges überformt wird und der nachfolgende Kaschiervorgang in dem selben Formwerkzeug stattfindet, wobei Über- und Unterdruck den Kaschiervorgang mittels Pressen unterstützen. Dazu ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Kaschierung von formsteifen Trägerteilen mit warmverformbaren Folien oder Stoffen mit vorzugsweise einer Schaumschicht auf der Rückseite und ggf. zusätzlichen Klebehilfsmitteln versehen, wobei die Formteilhälfte zur Aufnahme der Folie überformte Konturen aufweist, in die durch einen kombinierten Prozeß der Vakuum- und Druckluftbeaufschlagung das Folienteil eingeformt wird und in dem selben Werkzeug durch einen anschließenden Preßkaschiervorgang mit abschließendem Druckluftkaschieren der Herstellprozeß durchgeführt wird.
Die Unterform weist zur Aufnahme der Folie eine Überformung in kritischen Bereichen auf, die der Folie eine Vorverformung aufprägt, die im Fertigteil eine Sehnenbildung über erhabene Kanten verhindert.
Das Unterwerkzeug weist einen geeigneten Anschluß und ein Nutengitter, Sieb o.a. zur Luftabsaugung auf.
Das Oberwerkzeug weist einen umlaufenden Abdichtrahmen auf.
Der Abdichtrahmen wird durch eine gleitende Dichtung zum Oberwerkzeug abgedichtet.
Die Abdichtung ist aufblasbar.
Der Abdichtrahmen besitzt an der unteren Kante eine umlaufende Dichtkante, die mit einer entsprechenden Gegenrippe auf dem Unterwerkzeug einen technisch gasdichten Verschluß bildet.
Die Andruckkraft des Abdichtrahmens wird durch eine Regelung gesteuert.
Der Abdichtrahmen weist einen oder mehrere Anschlüsse für die Zufuhr von Druckluft in den Werkzeughohlraum auf.
Der Abdichtrahmen weist Öffnungen auf, um Heißluft zur Nacherhitzung der Produktteile zu- und abführen zu können.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Unterform Konturen zum Überformen einer Schicht des Formteiles aufweist.
Dies hat den Vorteil, daß in kritischen Bereichen eine Überformung der Schicht erfolgt, welche im Fertigteil eine Sehnenbildung über erhabene Kanten verhindert.
Eine zuverlässige Verbindung zwischen Schichten des zu kaschierenden Formteils, auch an hinterschnittenen Konturen, wird dadurch erzielt, daß die Unterform ebenfalls die am Formteil zu erzeugende Kontur aufweist, wobei die Konturen zum Überformen der Schicht an vorbestimmten Stellen der am Formteil zu erzeugenden Kontur, insbesondere an Kanten der am Formteil zu erzeugenden Kontur, angeordnet sind.
j :
Der Kaschiervorgang wird in vorteilhafter Weise dadurch zusätzlich unterstützt, daß an der Oberform und/oder an der Unterform Mittel zur Unterdruck- und/oder Überdruckerzeugung angeordnet sind.
Einen paßgenauen Kaschiervorgang ohne Beschädigungen des Formteils erzielt man dadurch, daß die Unterform einen Spannrahmen aufweist und vorzugsweise am Spannrahmen Mittel vorgesehen sind, welche eine Haltekraft derart steuern, daß eine vom Spannrahmen gehaltene Schicht des Formteils beim Herstellungsprozeß nachfließen kann.
Zur Erzeugung eines Überdruckes zur Unterstützung des Kaschiervorganges weist die Oberform einen Abdichtrahmen auf, welcher vorzugsweise bezüglich der Oberform verschiebbar ist. Eine Gleitabdichtung zwischen Abdichtrahmen und Oberform, welche bevorzugt eine aufblasbare Dichtung ist, sorgt für eine gasdichte Abdichtung. Ferner weist die Unterform eine mit einer Dichtkante des Abdichtrahmens zusammenwirkende Konturrippe auf und in vorteilhafter Weise ist ein Mittel zum Steuern der Andruckkraft des Abdichtrahmens vorgesehen. Der Abdichtrahmen weist zusätzlich in vorteilhafter Weise wenigstens einen Anschluß für die Zufuhr von Druckluft auf.
Zum Zu- und Abführen von Heißluft zur Nacherhitzung weist der Abdichtrahmen Öffnungen für die Zufuhr von Heißluft auf.
Die Vorrichtung wird unter Anwendung folgender Schritte wie folgt benutzt:
(a) Einlegen des Trägers in eine Oberform und des Folienteils in eine Unterform,
(b) Tiefziehen des Folienteils in der Unterform,
(c) Absenken eines Abdichtrahmens an der Oberform auf die Unterform,
(d) Absenken der Oberform auf die Unterform,
(e) Erzeugen von Überdruck an der Unterform.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß in kritischen Bereichen eine Überformung der Folie erfolgt, welche im Fertigteil eine Sehnenbildung über erhabenen Kanten verhindert.
Für einen optimalen Kaschiervorgang wird in vorteilhafter Weise vor und/oder während Schritt (a) das Folienteil erwärmt. Dabei wird vorzugsweise das Folienteil auf der Rückseite bis zu einer Temperatur von 150° bis 2 000C und auf der Sichtseite auf 8O0C erwärmt.
Der Kaschiervorgang erfolgt dadurch besonders materialschonend und paßgenau, daß das Folienteil an der Unterform mittels eines Spannrahmens gehalten wird. Dabei wird in vorteilhafter Weise das Folienteil in Schritt (b) vom Spannrahmen derart gehalten, daß Folienmaterial in Richtung der Unterform nachgleiten kann.
Eine vollständige und sichere Verbindung zwischen Folienteil und Träger wird dadurch erzielt, daß in Schritt (b) an der Unterform ein Vakuum erzeugt wird. Ferner ist es besonders bevorzugt, daß vor Schritt (c) der Träger und/oder das Folienteil aufgeheizt wird und Schritt (c) erst erfolgt, wenn eine vorbestimmte Oberflächentemperatur erreicht wird.
Dadurch, daß in Schritt (d) zusätzlich an der Unterform ein Unterdruck erzeugt wird, erfolgt eine zusätzliche Unterstützung des abschließenden Kaschiervorganges. Ferner
wird in vorteilhafter Weise vor Schritt (e) ein Raum zwischen Ober-, Unterform und Abdichtrahmen gelüftet.
Einen sogenannten "Soft-Touch"-Effekt erzielt man dadurch, daß in Schritt (a) zusätzlich eine elastische Zwischenschicht, insbesondere eine Dekor-Schaumstoffschicht, angeordnet wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
Fig. 1 in einer Schnittansicht eine bevorzugte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 2 bis 5 nacheinander einen bevorzugten Ablauf
eines erfindungsgemäßen Kaschiervorganges .
Wie in Fig. 1 dargestellt, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 in einer bevorzugten Ausführungsform eine Oberform 10, eine Unterform 12 und Mittel 16,18 zur Unterbzw. Überdruckerzeugung auf. An der Oberform 10 ist ein Abdichtrahmen 22 angeordnet, welcher mittels einer Gleitdichtung 24 zur Oberform 10 abgedichtet ist. Ferner hat der Abdichtrahmen 22 eine Dichtlippe 26, welche dichtend mit einer Konturrippe 28 der Unterform 12 zusammenwirkt, wenn die Oberform 10 auf die Unterform 12 abgesenkt ist. Dabei entsteht ein Hohlraum 34.
An der Unterform 12 ist ein Spannrahmen 20 zum Halten einer
Folie 30 angeordnet. Ferner weist die Unterform 12 Konturen 14 zum Überformen der Folie 30 vor dem Kaschiervorgang auf.
Ein Träger 32, welcher im nachfolgend erläuterten Kaschiervorgang mit der Folie 30 zusammengefügt werden soll, ist an der Oberform 10 angeordnet.
Nachfolgend wird anhand der Figuren 1 bis 5 Aufbau und Wirkungsweise der Vorrichtung 100 näher erläutert.
Das Werkzeug umfaßt die Unterform 12 und die Oberform 10. Die Werkzeughälften weisen auf der Produktseite die Konturen des Artikels bzw. erfindungsgemäß modifizierte Konturen auf. Das Unterwerkzeug 12 ist mit einem Spannrahmen 20 versehen, mit dem durch geeignete Mittel zeitlich und örtlich das Halten und Nachfließen der Folie gesteuert werden kann. Das Werkzeugoberteil 10 ist mit einem beweglichen Abdichtrahmen 22 versehen, der verschieblich ist und eine Gleit-Abdichtung 24 zum Werkzeug aufweist. Die Unterseite ist einer entsprechenden Konturrippe 28 auf dem Unterwerkzeug 12 angepaßt und in der Lage, mit zwischenliegender Folie Unter- und Oberwerkzeug technisch-gasdicht miteinander zu verbinden. Ober- und Unterwerkzeug 10,12 sind dafür ausgerüstet, auf der dem Produkt zugewandten Fläche Vakuum oder Überdruck (Luft) auszuüben. Das Unterwerkzeug 12 weist nicht die Kontur der Artikeloberseite auf, sondern ist in verschiedenen Bereichen, insbesondere an Kanten, zusätzlich ausgeformt, um ein Überformen der Folie während des Vorformprozesses zu erreichen.
Bei der Anwendung der Vorrichtung wird ein vorgeformtes Trägerteil 32 in das Oberteil 10 des geöffneten Werkzeuges eingelegt und dort gehalten. Gleichzeitig wird ein Folienteil 30 erwärmt, auf der Rückseite vorzugsweise bis zu
einer Temperatur von 150° bis 200°CP auf der Sichtseite auf ca. 8O0C. Anschließend wird die Folie 30 mit der Sichtseite nach unten an das Werkzeug übergeben und vom Spannrahmen 20 des Unterwerkzeuges 12 gehalten. Im nächsten Schritt wird Vakuum auf das Unterwerkzeug 12 angewendet und die Folie 3 0 tiefgezogen. Der angewendete Vakuumdruck ist den Stoffdaten der Folie 30 angepaßt, so daß keine Schädigungen auftreten. Gleichzeitig ermöglicht der Spannrahmen 20 der Folie 30 nachzugleiten, soweit es erforderlich ist. Zum Abschluß dieses Prozesses liegt die Folie noch nicht vollständig an der gesamten Kontur des Unterwerkzeuges 12 an (Fig.l).
Zur erneuten Aufheizung des Trägerteils 32 und/oder der Folie 30 kann ein beidseitiges Heizfeld in das geöffnete Werkzeug eingebracht werden. Wenn ausreichende Oberflächentemperaturen vorliegen, wird der Abdichtrahmen 22 des Oberwerkzeuges 10 abgesenkt und dichtet mit seiner Unterkante den zwischen den Werkzeughälften verbleibenden Hohlraum ab. Der Anpreßdruck kann durch ein Regelventil gesteuert werden.
Durch Absenken des Werkzeugoberteils 10 wird die im o.g. Hohlraum 34 eingeschlossene Luft komprimiert und drückt die Folie 30 nun vollständig in die überformten Konturen des Unterwerkzeuges 12. Zur Unterstützung dieses Vorganges kann der Vakuumdruck gleichzeitig an der Werkzeugunterform anliegen (Fig.2).
Wenn das Oberwerkzeug 10 die untere Endlage erreicht hat (Fig.3), wird bereits an exponierten Stellen die Klebeverbindung zwischen Folienrückseite/Schaum und dem Trägerteil hergestellt. Durch Lüften des Abdichtrahmens 22 und ggf. Anwendung von Vakuum im Oberwerkzeug 10 kann die restliche Luft zwischen dem Trägerteil 32 und der Folie 30 entweichen.
Im abschließenden Prozeßschritt (Fig.4) wird im Unterwerkzeug 12 Druckluft auf die Foliensichtseite aufgebracht, um die Rückseite der Folie 30 mit dem Trägerteil 32 vollständig zu verkleben. Während dieser Phase ist der Abdichtrahmen 22 wieder in der abgesenkten Position.
Nach einer Abkühlphase, in der die thermischen Kleber zur Wirkung kommen, kann das Werkzeug und der Spannrahmen 20 geöffnet und der Artikel entnommen werden (Fig.5). Zur Unterstützung können Auswerferstifte eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich am Oberwerkzeug 10 eine Anschlußmöglichkeit bzw. ein Mittel 16, um zusätzlich Druckluft für die Überdruckphase der Vorverformung der Folie 30 anzuwenden.
Alternativ oder in Ergänzung zu einer Zwischenbeheizung durch ein Heizfeld kann durch ausreichend bemessene Zufuhröffnungen 3 6 Heißluft in den Hohlraum 34 des durch den Abdichtrahmen 22 gebildeten Werkzeug-Innenraumes geleitet werden.
Optional kann am Oberwerkzeug 10 zusätzlich eine Entlüftung 36 vorgesehen sein. Die Steuerung des Abdichtrahmens kann über einen Zylinder und ein Druckregelventil (nicht dargestellt) erfolgen. Die Mittel 16 und 18 sind vorzugsweise Vakuum-Blasstifte.

Claims (17)

12 Ansprüche
1. Vorrichtung (100) zur Herstellung von kaschierten Formteilen mit einer Oberform (10) und einer Unterform (12), wobei die Oberform (10) eine am Formteil zu erzeugende Kontur aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterform (12) Konturen (14) zum Überformen einer Schicht des Formteile aufweist.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterform (12) ebenfalls die am Formteil zu erzeugende Kontur aufweist, wobei die Konturen (14) zum Überformen der Schicht des Formteils an vorbestimmten Stellen der am Formteil zu erzeugenden Kontur, insbesondere an Kanten der am Formteil zu erzeugenden Kontur, angeordnet sind.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Oberform (10) und/oder an der Unterform (12) Mittel (16,18) zur Unterdruck- und/oder Überdruckerzeugung angeordnet sind.
4. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterform (12) einen Spannrahmen (20) aufweist.
5. Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß am Spannrahmen (20) Mittel vorgesehen sind, welche eine Haltekraft derart steuern, daß eine vom Spannrah-
men gehaltene Schicht des Formteils beim Herstellungsprozeß nachfließen kann.
6. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberform (10) einen Abdichtrahmen (22) aufweist.
7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekenn &zgr; e ichnet, daß der Abdichtrahmen (22) bezüglich der Oberform (10) verschiebbar ist.
8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleitabdichtung (24) zwischen Abdichtrahmen (22) und Oberform (10) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitabdichtung (24) eine aufblasbare Dichtung ist.
10. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekenn &zgr; e ichnet, daß die Unterform (12) eine mit einer Dichtkante (26) des Abdichtrahmens (22) zusammenwirkende Konturrippe (28) aufweist.
11. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zum Steuern der Andruckkraft des Abdichtrahmens (22) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abdichtrahmen (22) wenigstens einen Anschluß für die Zufuhr von Druckluft aufweist.
13. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abdichtrahmen (22) Öffnungen für die Zufuhr von Heißluft aufweist.
14. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das kaschierte Formteil zusätzlich eine Schaumstoffschicht aufweist.
15. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterform (12) einen geeigneten Anschluß und ein Nutengitter, Sieb oder entsprechende Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere für ein Vakuumtiefziehen, aufweist.
16. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberform (12) einen geeigneten Anschluß und ein Nutengitter, Sieb oder entsprechende Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweist.
17. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht des Formteils ein Folienteil (30) ist.
DE29617600U 1996-10-09 1996-10-09 Vorrichtung zur Herstellung von kaschierten Formteilen Expired - Lifetime DE29617600U1 (de)

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